CN101300097B - 眼镜透镜的透镜面切削加工装置、透镜面切削加工方法及眼镜透镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种眼镜透镜的透镜面切削加工方法，其具备：计算被加工透镜面(5)的平均曲率的工序；计算对应于该平均曲率的螺旋状加工轨迹(4)的工序；利用切削装置对被加工透镜面(5)进行切削加工的工序。由螺旋状加工轨迹计算工序计算的螺旋状加工轨迹(4)在被加工透镜面(5)上的螺旋间隔p(＝p₁、p₂…p_n)为等间隔，在XY投影面(100)上的螺旋间隔d(＝d₁、d₂…d_n)为随着从透镜的外周缘向中心连续地增加的轨迹。切削装置从外周缘向中心沿着螺旋状加工轨迹(4)对被加工透镜面(5)进行切削加工。因此，可得到具有表面精度遍及整个面大致均匀的透镜面的眼镜透镜。

Description

眼镜透镜的透镜面切削加工装置、透镜面切削加工方法及眼镜透镜

技术领域

本发明涉及眼镜透镜的透镜面切削加工装置、透镜面切削加工方法及眼镜透镜。

背景技术

在制造眼镜透镜时，是通过对铸塑成形的半成品(眼镜透镜的中间品)的被加工透镜面进行切削加工及研磨加工，形成由所希望的曲面构成的光学面。眼镜透镜的一般的形状为凹凸透镜形状，其光学面为凸曲面和凹曲面。

作为眼镜透镜的光学面形状，除球面以外，为了矫正眼球的各种各样的折射异常还有非球面、累进面、具有累进要素的非球面等。例如欧洲专利申请EP0849038A2号公报所公开的技术，眼镜透镜的被加工透镜面通常是通过车床或铣床进行切削加工。

切削加工的加工轨迹通常为螺旋状，将与切削加工的螺旋垂直的水平方向的进给螺距设为一定而进行切削。因此，例如特表2003-525760号公报所公开的那样，螺旋状加工轨迹的螺旋间隔在XY投影面上为等间隔，在透镜表面上不固定，而是随着从透镜的外周缘向中心渐渐变窄。这是因为XY平面上有加工轴，将水平方向的进给螺距设定为固定间隔时，使得控制容易。另外，由于透镜的种类很多，因此，根据个别的透镜形状计算螺旋状的加工轨迹进行控制是为了较为烦琐。另外，在本发明中，所谓XY投影面，例如在凹凸透镜形状的眼镜透镜中是指与透镜的光轴垂直的面。

另外，作为现有技术，例如在特公平7-67659号公报中提出了基于自由曲面上的多个补片(构成几何样板曲面的面素)，使切削工具的切削阻抗为最小限的加工数据制作方法。

如图13所示，眼镜透镜100的被加工面115，通常是几何学中心120相对于XY投影面呈水平，随着越来越远离几何学中心120，与XY投影面101的斜度增大的曲面。而且，如上所述，由车刀或铣刀组成的切削工具(切削部件)形成的被加工透镜面115的加工轨迹114为从几何学中心120一边旋转一边向外周缘延伸的螺旋状的加工轨迹。因此，在该XY投影面101上的螺旋间隔M是正投影且为等间隔。

如上所述，以在螺旋状加工轨迹114的XY投影面101上的螺旋间隔M为等间隔的方式对被加工面115进行螺旋状的切削加工时，实际上加工后的透镜面112上的螺旋间隔S不是等间隔，在斜度大的周缘部，由于透镜面112上的每单位面积的加工轨迹114减少，因此，螺旋间隔M增大。另一方面，在透镜面112的中心部，由于每单位面积的加工轨迹114增大，因此，螺旋间隔M减小。因而，透镜表面112的表面粗糙度因螺旋加工轨迹114的密度的差不同，而在周边部增大、在中心部减小。

如图14所示，通过现有加工方法沿螺旋状加工轨迹114进行了切削加工后的透镜面112的表面粗糙度及标准离差增大，甚至在一部分上产生极端的粗度(最大表面粗糙度Rmax＝0.30μm)。另外，该透镜面112的测定范围为自几何学中心120起沿半径方向离开25mm～30mm的范围。透镜的外径为75mm。

另外，切削加工后的透镜面112在后工序中通过研磨加工制成由所希望的曲面组成的光学面，当透镜面112的表面粗糙度大时，为得到透镜面，研磨除去量增多。因而，在现有切削加工方法形成的螺旋状加工轨迹114中，即，使用研磨装置、尤其是使用具有表示切头形高斯分布(顶部被切去的高斯分布)的研磨除去量特性(参照图11的曲线51)的研磨装置进行研磨加工时，透镜中心部在相当快地时间内就成为透镜面，但要将周缘部加工成透镜面需要进一步继续进行研磨加工，因此，存在研磨需要的时间加长的问题。

另外，研磨时间长时，研磨造成的透镜中心部的研磨除去量和周缘部的研磨除去量的差增大，因此，有切削加工得到的表面形状和研磨形成的表面形状的误差增大，从而也存在成为和所希望的表面形状不同的光学面之类的问题。

上述特公平7-67659号公报所记载的发明是表示根据表面形状计算加工数据的方法的发明，但是，由于切削工具是按照球面形状以外的累进折射力透镜及复曲面透镜那样的复杂的形状进行往复运动，因此，存在产生间隙而不能创建所希望的表面形状之类的问题。

本发明是为解决上述的现有问题而开发的，其目的在于，提供一种眼镜透镜的透镜面切削加工装置及透镜面切削加工方法，能够以使得表面粗糙度遍及整个面大致均匀的方式对被加工透镜面进行切削加工。

另外，本发明的目的还在于提供一种利用上述透镜面切削加工方法制作的眼镜透镜。

为了实现上述目的，本发明的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工装置具备：平均曲率计算单元，其计算眼镜透镜的被加工透镜面的平均曲率；螺旋加状工轨迹计算单元，其与所述平均曲率相对应，对螺旋间隔在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上随着从透镜外周缘向中心连续地增加的螺旋状加工轨迹进行计算；切削单元，其对所述被加工透镜面螺旋状地进行切削加工；控制单元，其以所述切削单元沿所述螺旋状加工轨迹对所述被加工透镜面进行切削的方式，控制所述切削单元。

另外，本发明的眼镜透镜的透镜面切削加工方法，具备：计算工序，其中计算螺旋间隔在XY投影面上随着从外周缘向中心连续地增加的螺旋状加工轨迹；切削加工工序，其中利用切削装置对眼镜透镜的被加工透镜面螺旋状地进行切削加工。

另外，本发明的眼镜透镜通过上述的发明的眼镜透镜的透镜面切削加工方法形成透镜面。

在本发明中，由螺旋状加工轨迹计算装置计算的、为螺旋间隔在XY投影面上随着从外周缘向中心连续地增加的螺旋。因此，沿螺旋状加工轨迹对被加工透镜面进行切削加工时，能够得到表面粗糙度遍及整个面大致均匀的透镜面。由此，透镜中心部和外周缘部的研磨除去量相等，从二能够缩短研磨加工时间。另外，只要遍及整个面的研磨除去量相等，就可以得到通过切削加工得到的表面形状和研磨后的表面形状的误差小的光学面。

另外，在本发明中，通过切削加工得到的表面形状和研磨后的表面形状的误差小的眼镜透镜。

附图说明

图1是累进折射力透镜的S度数(平均折射力)分布图；

图2是累进折射力透镜的C度数(非点收差)分布图；

图3A是与图2的S度数分布对应的俯视图；

图3B是表示图3A的透镜度数的图；

图4A是与图3A的C度数分布对应的俯视图；

图4B是表示图4A的透镜度数的图；

图5是将本发明的透镜面切削加工装置形成的加工轨迹投射在XY投射面上的投射图；

图6是切削加工后的眼镜透镜的断面图；

图7是表示本发明的眼镜透镜的制造系统的方框图；

图8是表示NC控制的研磨用自动机设备的概略构成图；

图9是表示本发明的眼镜透镜的从订购到交货的流程的流程图；

图10是利用本发明的透镜切削加工装置切削后的螺旋状加工轨迹形成的切削加工面的测定值；

图11是表示研磨除去量特性的图；

图12是表示对应于研磨除去量特性的螺旋状加工轨迹形成的加工透镜面的图；

图13是将现有螺旋状加工轨迹投射在XY投影面上的投射图；

图14是现有螺旋状加工轨迹形成的切削加工面的测定值。

具体实施方式图

下面，基于附图所示的实施例对本发明进行详细说明。

首先，对以本发明为对象的眼镜透镜进行说明。

以本发明为对象的眼镜透镜是作为远视用累进折射力透镜使用的透镜。累进折射力透镜虽然是远视用透镜，但是由于具有外观上不容易察觉是远视眼镜的优点、或能够从远距离到近距离不间断地、连续地看得清楚的优点等理由，通常得到广泛应用。

另外，按照本发明加工的累进折射力透镜例如，第一是在作为物体侧表面的第一折射表面和作为眼球侧表面的第二折射表面的任一表面上具有累进面的单面累进折射力透镜。另外，第二是双面非球面型累进折射力透镜，该双面非球面型累进折射力透镜的构如下：即，在第一折射表面和第二折射表面上具备比例分配的累进折射力作用，将所述第一表面和第二表面合在一起并给予基于规定值的远视度数和加入度数。

累进折射力透镜1具有例如图1～图4B所示的折射力分布。下面，将这样的透镜称作眼镜透镜。

作为眼镜透镜的透镜基材，优选塑料透镜基材，进一步优选眼镜用塑料透镜基材。例如可举出：甲基丙烯酸甲酯和一种以上的其它单体的聚合体、二甘醇双(烯丙基碳酸酯)和一种以上的其它他单体的聚合体、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚硫胺甲酸酯、利用乙硫醇反应的乙烯树脂、含硫磺的乙烯聚合物等，但不限于这些。

图5及图6中，由圆形的半成品透镜构成的眼镜透镜1具有切削加工后的凹面状的透镜面2、切削加工前的凸面状的透镜面(被加工透镜面)3。透镜面2具有由切削加工形成的螺旋状加工轨迹4。符号5为切削加工前的凹面状的透镜面(被加工透镜面)。

首先，对眼镜透镜1的三维坐标轴进行如下定义。图5是从凹面状的透镜面2看到的眼镜透镜1的投影图。该图5将眼镜透镜1的经线方向(垂直方向)设为Y轴，将水平方向设为X轴，将其交点(下面称作几何学中心)10设为坐标系的原点。而且，图5中，将通过几何学中心10、从眼镜透镜1的凹面状的透镜面2向凸面状的透镜面3且与X轴及Y轴垂直的方向设为Z轴方向。

在第一实施例中，作为对眼镜透镜1的被加工透镜面3、5进行切削加工的透镜面切削加工装置，使用后述的一直以来公知的NC控制的透镜自动加工机(カ一ブジエネレ一タ：Curve Generator)27。该透镜自动加工机27是切削工具(切削部件)不旋转，使眼镜透镜1绕其几何学中心10旋转而对被加工透镜面3、5依次进行切削加工。另外，该透镜自动加工机27是对被加工透镜面3、5进行切削加工时，通过三轴控制，切削工具的刀尖如图5所示沿螺旋状加工轨迹4以跟踪被加工透镜面3、5的形状的方式进行加工。另外，图6表示只在被加工透镜面5上形成的螺旋状加工轨迹4，省略了关于被加工透镜面3的螺旋状加工轨迹的表示。

螺旋状加工轨迹4为一边以眼镜透镜1的几何学中心10为中心旋转、一边向外周缘的螺旋，且是基于被加工透镜面5的表面形状的平均曲率C而计算的，由此，被加工透镜面5上的相邻的螺旋的间隔(下面称作螺旋间隔)p(＝p₁、p₂…p_n)全部是固定的，与此相反，投影在XY投影面100上的相邻的螺旋间隔d(＝d₁、d₂…d_n)是不固定的，其以在斜度大的周缘部减小、在斜度小的中心部增大的方式连续地变化。

另外，透镜表面为复杂的形状的累进折射力透镜，其透镜表面的斜度动态地进行变化，从外周直到中心的斜度的增减是不固定的。因此，使螺旋状加工轨迹4的在XY投影面100上的螺旋加工d与透镜表面形状严格地一致时，螺旋状加工轨迹4本身从大致圆形开始进行变形。于是，切削工具的移动变为在XY方向往复运动。因而，在X、Y轴上产生间隙，从而，难以加工成所希望的形状。

因此，在本发明中，使用于计算螺旋状加工轨迹4的透镜的表面形状近似球面形状，基于透镜表面的平均曲率C计算螺旋状加工轨迹4。因而，螺旋状加工轨迹4是对应于透镜形状的大致圆形的螺旋形状，切削工具的移动方向为从透镜周缘部到中心部的总是一个方向的路径。

具体地说，将被加工透镜面5的表面形状的平均曲率设为C、将螺旋状加工轨迹4上的连续的加工点K-K的间隔设为dr、将邻接的螺旋间隔d(＝d₁、d₂…d_n)的平均间隔设为dc、将n设为整数时，通过下式(1)、(2)

〔式1〕

$X=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\}\·\cos \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\left\}\right]\·\·\·\left(1\right)$

〔式2〕

$Y=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\}\·\sin \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\left\}\right]\·\·\·\left(2\right)$

给予在XY投影面100上的加工轨迹的坐标值X、Y。

另外，螺旋状加工轨迹4的邻接的螺旋的间隔d(＝d₁、d₂…d_n)利用下式(3)计算。其中cosθ＝dz/dxdy，s为用平均曲率半径R(＝1/C表示的假想透镜表面的长度，A为由透镜外径、螺旋的个数决定的系数。另外，XY投影面100上的螺旋间隔d(＝d₁、d₂…d_n)的平均值dc为1.0mm左右。

〔式3〕

$d=\frac{s}{2A}\·\cos \mathrm{\θ}\·\·\·\left(3\right)$

如图5所示，由式(1)及式(2)计算的螺旋状加工轨迹4成为其螺旋间隔d在透镜的中心部宽、尔后向外周缘部连续地减少的轨迹。另外，为了容易理解，和实际的加工轨迹不同，图5是表示将螺旋的个数减少后简单地描绘的加工轨迹。

螺旋状加工轨迹4只是XY坐标值，按照透镜表面形状计算与螺旋状加工轨迹4的XY坐标对应的眼镜透镜1的Z坐标，将透镜表面上的三维坐标特定并将其作为加工点。

如上所述，螺旋状加工轨迹4的螺旋间隔d在XY投影面100上与透镜表面的斜度成比例，而透镜表面上的螺旋间隔p为等间隔。因而，切削加工后的透镜面2的表面粗糙度遍及整个面大致均匀。因此，能够在切削加工后进行的研磨工序中容易地进行透镜面2的研磨。另外，该螺旋状加工轨迹4因透镜的表面形状不同而不同，因此，在所述的式(1)及式(2)中，将平均曲率C的值变更为作为加工对象的透镜面的平均曲率的值，由此可修正为与各透镜的表面形状相吻合的轨迹。

对被加工透镜面5进行切削加工时，切削工具依次通过螺旋状加工轨迹4上的加工点K(图5)进行加工。加工点K一等间隔(例如，间隔dr＝0.2mm)配置在螺旋状加工轨迹4上。

被加工透镜面5的切削加工是使切削工具从透镜外周缘沿螺旋状加工轨迹4移动，在中心部结束的一个方向的加工。加工时，以XY投影面100上的螺旋间隔d从眼镜透镜1的外周缘向中心连续地增加的方式，控制切削工具的与螺旋垂直的方向的进给间距，从而进行加工。

这样，根据被加工透镜面5的表面形状的平均曲率C，随着从外周缘向中心连续地增加XY投影面100上的螺旋间隔d，被加工透镜面5上的螺旋状加工轨迹的螺旋间隔P(＝P₁、P₂…P_n)全部为等间隔，在这一点上，本发明和图13所示的现有加工方法使不同的。

图7中，眼镜透镜制造系统具备订购终端21、主系统(眼镜透镜设计装置)22，将它们通过公众通信线路进行连接。订购终端21配置在作为定购源的眼镜店20，主系统(メインフレ一ム)22配置在作为眼镜的制造商的工厂24。而且，在该工厂24方面，工厂服务器26通过LAN25和主系统22连接，另外，作为透镜面切削加工装置的透镜自动加工机27的计算机终端28利用LAN29与该工厂服务器26连接。

眼镜店20的订购终端21支援显示订购眼镜透镜时必要的各种数据的输入。该订购终端21的输入部至少可以输入被检眼的处方值数据等。输入订购终端21的处方值数据等通过通信线路23发送给工厂24的主系统22。主系统22接收处方值数据等后将其作为订购数据进行保存。

(加工数据运算)

另外，主系统22储存眼镜透镜设计程序或加工数据生成程序等，并自订购终端21接收处方值数据时，以与相应的处方值适合的方式按照程序进行眼镜透镜的设计。

设计程序具有基于取得的处方值数据作成各眼镜透镜的设计数据的功能。加工数据生成程序具有基于由设计程序作成的设计数据，在透镜自动加工机27进行实际的透镜加工时生成必要的加工数据的功能。该加工数据中包含眼镜透镜的表面设计数据、处方值数据及加工程序的种类等。

主系统22执行眼镜透镜设计程序及加工数据生成程序，由此生成作为透镜自动加工机27的控制信息的加工数据，并且，将所生成的数据发送到工厂服务器26。工厂服务器26将加工数据和接受订购数据的接受订购号码一并进行保存。被保存的各加工数据对用于识别的每个接受订购数据赋予仅在工厂内使用的制造号码，从而进行与各加工数据的联系。

透镜自动加工机27通过LAN29从工厂服务器26取得加工数据时，基于该加工数据依次进行眼镜透镜1的被加工透镜面3、5的切削加工。被加工透镜面3、5的加工顺序哪个先加工也可以。

在第一实施例中，计算机终端28执行的面向工厂服务器26的制造工序中的信息的请求，都通过制造号码信息来进行。透镜自动加工机27的计算机终端28利用扫描器等输入装置读取并输入包含有在为未加工透镜付与的制造指示图的制造号码信息、或制造号码信息的商品编码，向工厂服务器26请求用于作成与制造号码信息对应的切削关联信息的加工数据。按照请求，工厂服务器26通过LAN29将加工数据发送到计算机终端28的通信控制部30。所发送的加工数据中包含例如眼镜透镜的表面设计数据、处方值数据、眼镜透镜的种类等。另外，该加工数据为三维的坐标值(x、y、z)组合后的函数或数值的集合。

计算机终端28具有通信控制部30、运算处理部31、控制切削工具的控制部(控制装置)32。另外，运算处理部31包括：分别计算眼镜透镜1的各被加工透镜面3、5的平均曲率C(C₁、C₂)的平均曲率计算部(装置)34、分别计算对应于各被加工透镜面3、5的平均曲率C的螺旋状加工轨迹4的螺旋状加工轨迹计算部(装置)35，利用LAN连接通信控制部30、运算处理部31及控制部32。而且，运算处理部31根据所接收的加工数据对用于加工的数据进行详细运算。运算结果的内容如下：眼镜透镜的各被加工透镜面3、5的平均曲率C；各被加工透镜面3、5的X、Y投影面100上的螺旋状加工轨迹4；螺旋间隔p、d及与该螺旋状加工轨迹4(X、Y)对应的三维透镜表面形状数据(X、Y、Z)。

图8所示的透镜自动加工机27是利用NC控制进行三轴控制，包括下轴E和上轴D。

下轴E安装有眼镜透镜1，不移动而进行轴旋转。另一方面，上轴D的结构如下：具备安装有粗切削用的第一车刀F的第一上轴部G、和安装有精切削用的第二车刀H的第二上轴部I这两轴。上轴D相对于被固定的下轴E沿X方向滑动，切换第一和第二上轴部G、I。作为第一、第二车刀F、H的切削刃B的材质，使用例如烧结而成的金刚石或单结晶金刚石。

利用切削刃B对由眼镜透镜1的凹面构成的被加工透镜面5进行切削加工时，计算机终端28将用矩阵表示的凹面的设计形状高度数据传送到计算机终端28的控制部32(图7)。然后，计算机终端28根据式(1)及式(2)计算与凹面形状对应的螺旋状加工轨迹4，并将其传送到控制部32。由此，控制部32控制上轴D、第一、第二上轴部G、I，车刀F、H的切削刃B沿螺旋状加工轨迹4上的加工点K移动，由此，对被加工透镜面5进行切削加工。这样的透镜自动加工机27的加工精度在3μm以内(透镜直径50mm)，最大表面粗糙度Rmax为0.3～0.5μm左右。

其后，使用研磨装置对切削加工后的透镜面2进行研磨，精加工成由规定的曲面构成的光学面。作为研磨装置，使用现有公知的装置，例如特开2003-266287号公报的图1所公示的研磨装置、或通常出售的LOH社制的广泛应用的研磨装置(TORO系列)。

由凹面构成的透镜面2的研磨加工完成后，同样地，继续利用透镜自动加工机27对由凸面构成的被加工透镜面3进行切削加工，然后，使用研磨装置进行研磨，从而精加工成规定的光学面。

其次，参照图7及图9说明从眼镜透镜的订购到成品的流程。

步骤S1：订购

首先，工厂24的主系统22接收来自眼镜店20的眼镜透镜的制作请求(订购)。眼镜店20在眼镜透镜的订购之前，将顾客的被检眼的处理数据、透镜类别、其它的有关透镜设计所必要的眼镜透镜的式样信息输入到订购终端21。

在此，式样信息包括眼镜透镜的类别和特定信息。另外，测定数据包含顾客的左右两眼的球面折射力、圆柱折射力、散光轴、加入度、瞳孔间距离、裸眼视力等。而且，订购终端21通过通信线路23将所输入的眼镜透镜信息和处方值利用联线发送到主系统22，从而请求眼镜透镜的制作。

步骤S2：透镜凸面的表面形状数据计算

主系统22接收到来自眼镜店20的眼镜透镜的制作请求后，根据所接收的数据对透镜自动加工机27使用的加工数据进行运算，并在工厂服务器26中保管，或通过LAN29传送到透镜自动加工机27。加工数据以各加工装置、检查装置使用的形式输出，至少包含眼镜透镜的凹、凸面形状数据。

步骤S3：透镜凸面的平均曲率计算

接着，计算机终端28，求出眼镜透镜的凸面形状数据的平均曲率半径R(R_T)。在使眼镜透镜的表面形状整体近似球面形状时，平均曲率半径R_T为差异最小的曲率半径。实际上，用计算机等通过最小二乘法计算透镜形状值和近似球面的差异，将差异最小的曲率半径作为平均曲率半径R_T。然后，根据所求出的平均曲率半径R_T求出平均曲率C_T。平均曲率C_T为平均曲率半径R_T的倒数(＝1/R_T)。

步骤S4：透镜凸面的螺旋状加工轨迹计算(XY投影面上)

接着，计算机终端28将事先设定的邻接的螺旋的平均间隔dc(dc_T)、连续的螺旋状加工轨迹4上的加工点间隔dr(dr_T)以及已计算的平均曲率C_T代入式(1)及式(2)。式(1)为X方向的加工点位置，式(2)为Y方向的加工点位置。在此，事先设定的邻接的螺旋的平均间隔dc_T及加工点距离dr_T因原材料及形状而不同，因此，实验性地进行求算而确定。

步骤5：凸面加工轨迹计算(三维)

眼镜透镜的表面形状数据用三维数据(X、Y、Z)的函数表示。将螺旋状加工轨迹的二维数据(X、Y)代入由该三维数据(X、Y、Z)构成的表面形状数据后，对应的透镜表面上的加工点K被特定，从而确定其各三维加工点位置坐标值(X、Y、Z)。而且，该各三维加工点位置坐标值(X、Y、Z)被发送到透镜自动加工机27。

步骤6：切削加工

接着，对凸面进行切削加工。

透镜自动加工机27按照已特定的三维加工点位置坐标值(X、Y、Z)控制切削工具，使其在步骤S4计算的螺旋状加工轨迹4上移动，由此，对凸面进行切削加工，创建成所希望的表面形状。

步骤7：凸面研磨加工

接着，实施切削加工后的凸面3的研磨加工。在研磨加工时，使用透镜自动加工机27将眼镜透镜的凸面3切削加工成规定的形状后，将眼镜透镜从透镜自动加工机27上卸下，然后安装在研磨装置上，对切削加工后的透镜面进行研磨。

步骤S8：透镜凹面的表面形状数据计算

凸面3的研磨结束后，将眼镜透镜从研磨装置上卸下，再将凹面2朝上安装在透镜自动加工机27的下轴E上。然后，主系统22根据接收到的数据运算透镜自动加工机27使用的加工数据，并在工程服务器26中保管，或通过LAN29传送到透镜自动加工机27。加工数据按照各加工装置、检查装置使用的形式输出，至少包含眼镜透镜的凹面形状数据。

步骤S9：透镜凹面的平均曲率计算

接着，计算机终端28求出眼镜透镜的凹面形状数据的平均曲率半径R(R_O)。使眼镜透镜的表面形状整体近似球面形状时，平均曲率半径R_O为差异最小的曲率半径。实际上，用计算机等通过最小二乘法计算透镜形状值和近似球面的差异，将差异最小的曲率半径作为平均曲率半径R_O。然后，根据所求出的平均曲率半径R_O求出平均曲率C_O。平均曲率C_T为平均曲率半径R_O的倒数(＝1/R_O)。

步骤S10：透镜凹面的螺旋状加工轨迹计算(XY投影面上)

接着，计算机终端28将事先设定的邻接的螺旋的平均间隔dc(dc_O)、以及连续的螺旋状加工轨迹4上的加工点间隔dr(dr_O)及已计算的平均曲率C_O代入式(1)及式(2)。式(1)是表示X方向的加工点位置的式，式(2)是表示Y方向的加工点位置的式。在此，事先设定的平均间隔dc_O及加工点距离dr_O因原材料及形状而不同，因此，实验性地进行求算而确定。

步骤11：凹面加工轨迹计算(三维)

眼镜透镜1的凹面形状数据用三维数据(X、Y、Z)的函数表示，将螺旋状加工轨迹4的二维数据(X、Y)值代入时，对应的凹面2上的各加工点K被特定，该各三维加工点位置坐标值(X、Y、Z)被发送到透镜自动加工机27。

步骤12：切削加工

接着，使用透镜自动加工机27对凹面进行切削加工。

步骤13：凹面研磨加工

凹面2的切削加工结束后，接着，实施切削加工后的凹面2的研磨加工。凹面2的研磨加工使用凸面研磨所使用的研磨装置。

步骤13：后续工序

研磨结束后，进行凸面3和凹面的染色、表面处理、检查等，检查合格的眼镜透镜作为制品出库到请求对方的眼镜店。

如上所述，就本发明的透镜面切削加工装置而言，由平均曲率计算部34计算被加工透镜面5的平均曲率C(C_T、C_O)，再由螺旋状加工轨迹计算部计算对应于该平均曲率C的螺旋状加工轨迹4。因此，螺旋状加工轨迹4为被加工透镜面5上的相邻的螺旋间隔p为等间隔、XY投影面100上的螺旋间隔d随着透镜从透镜外周缘向透镜中心而连续地增加的加工轨迹。其结果是，眼镜透镜1的中心部和周缘部的表面粗糙度得到修正，从而能够使整个透镜面达到均匀的表面粗糙度。因而，使得研磨时中心部和外周缘部的研磨量相等，从而能够缩短研磨时间。另外，只要研磨量遍及整个面达到均匀，就可以减小通过切削加工得到的表面形状和研磨后的表面形状的误差，从而能够得到与所希望的表面形状接近的光学面。

和现有技术(等间隔螺旋状加工轨迹)的比较

利用本实施例的加工方法进行了切削加工后的透镜面的表面粗糙度、标准离差及最大表面粗糙度(Rmax＝0.13μm)示于图10。由图10可表明，根据本实施例的加工方法，与图14所示的现有加工方法相比，本实施例的加工方法能够充分地减小透镜面的表面粗糙度、标准离差及最大表面粗糙度(Rmax＝0.13μm)。另外，图10及图14的测定除螺旋状加工轨迹不同以外，样板的材料、外径、表面形状、切削加工装置、切削量、切削刃、研磨时间、研磨方法、研磨衬垫、研磨工具、研磨装置、研磨温度、研磨压力、透镜面的测定范围是完全统一的。

其次，对本发明的第二实施例进行说明。

在如上所述的第一实施例的切削加工方法中，对如下的例子进行了说明，即，仅根据被加工透镜面5(透镜面3也同样)的表面形状计算平均曲率C，再计算与该平均曲率C对应的螺旋状加工轨迹4，由此，被加工透镜面5上的螺旋间隔p成为固定，而XY投影面100上的螺旋间隔d随着从外周缘向中心而连续地增加，从而，使得透镜表面的表面粗糙度达到均匀。

但是，研磨装置的研磨量除去特性在各部不一定是恒定的，如图11所示，通常，除去量呈中心部最大、周缘部最小的切头形的高斯分布。因此，使用具有这样的研磨量除去特性的研磨装置对透镜面进行了研磨时，首先在研磨初始阶段完成中心部的研磨。但是，由于中央部的研磨量不充分，因此继续进行研磨。于是，其间，中心部进一步被持续进行研磨，从而中心部的研磨除去量增大。所以，周缘部被研磨，整个透镜面的研磨结束后，中心部被过剩地研磨，从而使得表面形状和所希望的表面形状不同。另外，由于要对中心部进行必要以上的研磨，因此研磨需要的时间也加长。因此，考虑切削加工后的研磨时，与使透镜面2的表面粗糙度遍及整个面达到均匀的情况相比，优选加工为对应于研磨除去量特性的表面粗糙度。

因此，在第二实施例中，事先计算与研磨装置的研磨除去量特性对应的螺旋状加工轨迹53(参照图12)，然后进行切削加工。具体地说，后工序中使用的研磨装置的研磨除去量特性呈图11所示的切头形的高斯分布51时，基于被加工透镜面的表面形状和所述研磨除去量特性这双方，计算被加工透镜面的平均曲率。然后，计算与该平均曲率对应的螺旋状加工轨迹53，基于该螺旋状加工轨迹53控制切削工具，对被加工透镜面进行切削加工。

此时，如图12所示，所述螺旋状加工轨迹53在被加工透镜面上的螺旋间隔P和如上所述的第一实施例的加工方法不同而是不固定的，在透镜中心最大，在周缘部最小。因而，切削加工后的表面粗糙度也不均匀，在中心部表面粗糙度最粗，在外周缘部表面粗糙度最小。因此，使得研磨除去量在中心部最大、在外周缘部最小。其结果是，使用具有所述的研磨除去量特性的研磨装置进行研磨时，能够对透镜面的各部同时进行研磨，并同时完成研磨。

通常，如果切削加工的切削工具或加工装置等条件是一致的，那么，加工时间和表面粗糙度成反比。因而，通过增大透镜中心部的表面粗糙度来缩短切削加工的时间。由于研磨时间不变，因此能够缩短切削加工及研磨加工的总加工时间，从而能够压缩制造成本、缩短交货期。

接着，对考虑了研磨除去量特性的加工方法的概略进行说明。只是，由于其有和所述的第一实施例重复的部分，因此，仅对研磨除去量特性形成的螺旋状加工轨迹53的计算方法进行说明，省略重复部分的说明。

在本实施例中，也利用所述式(1)及式(2)计算螺旋状加工轨迹53。研磨除去量特性因研磨方法、研磨剂、研磨衬垫、透镜素材等而不同，因此，事先实验性地进行测定。首先，为了计算螺旋状加工轨迹53，开始要计算研磨除去量特性曲线的平均曲率半径R_X(图11)。为图11所示的高斯分布51的特性时，例如R_X＝500000mm左右，换算成曲率(C’)时为0.001192弯曲程度。另一方面，所希望的透镜表面形状的曲率(C)为5D。在此，将研磨除去量特性值的平均曲率C’＝0.001192弯曲、和所希望的透镜表面形状的曲率C＝5D进行加算，求出假想曲面的曲率(C+C’)，该曲率为5.001192D。图12中，被加工透镜面5为凹面时，符号52表示平缓的凸状的假想曲面；被加工透镜面5为凸面时，符号54表示被加工透镜面3的假想曲面。这样的假想曲面52、54成为比实际的被加工透镜面5的曲率半径大的曲率半径，使得外观上透镜厚度增大。因此，螺旋间隔也改变，即，随着向透镜中心部进一步变宽。

而且，将加算得到的假想曲面52的曲率(C+C’)(5.001192D)和式(2)、式(3)中的C进行置换时，得到下式(4)、(5)，根据这些式计算XY投影面100上的螺旋状加工轨迹53的坐标值X’、Y’。

〔数4〕

$X^{\′}=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\}\·\cos \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\left\}\right]\·\·\·\left(4\right)$

〔数5〕

$Y^{\′}=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\}\·\sin \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\left\}\right]\·\·\·\left(5\right)$

由式(4)、(5)计算的螺旋形状为考虑了研磨除去量特性的螺旋状加工轨迹53。由图12可知，该螺旋状加工轨迹53为在被加工透镜面54上，螺旋间隔在外周缘部窄、随着向中心部连续地增大的轨迹。因此，研磨除去量在中心部为最大、在外周缘部为最小。附带说一下，研磨除去量的最大值在1～20μm的范围，优选5～15μm。另外，在图11中，将研磨除去量的最大值设定为4.7μm。

根据这样的第二实施例的切削加工方法，研磨除去量特性呈图11所示的切头形的高斯分布51，使用研磨除去量在中心部为最大、在周缘部为最小的研磨装置进行研磨时，由于周缘部的表面粗糙度小，因此能够对被加工透镜面54容易地进行研磨。所以，整体的研磨量均匀地变小，从而能够缩短研磨时间。另外，由于能够减小被加工透镜面54的研磨除去量，因此能够维持切削加工后的表面形状，从而能够减小研磨造成的形状误差。

在上述的第一、第二实施例中，表示了所有的累进多焦点透镜所应用的例子，但本发明对此不做任何限定，不用说，也可以应用于由通常的球面透镜构成的眼镜透镜。此时，只要将平均曲率置换为曲率即可。

另外，如上所述的第一、第二实施例都是从透镜外周缘向中心切削加工成螺旋状，但本发明不限于此，也可以按照光学面2、3的曲率半径从透镜中心向透镜外周缘切削加工成螺旋状。

Claims (9)

1.一种由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工装置，其特征在于，

具备：

平均曲率计算单元，其计算眼镜透镜的被加工透镜面的平均曲率；

螺旋状加工轨迹计算单元，其与所述平均曲率相对应，对螺旋间隔在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上随着从透镜外周缘向中心连续地增加的螺旋状加工轨迹进行计算；

切削单元，其对所述被加工透镜面螺旋状地进行切削加工；

控制单元，其以所述切削单元沿所述螺旋状加工轨迹对所述被加工透镜面进行切削的方式，控制所述切削单元。

2.如权利要求1所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工装置，其特征在于，

所述切削单元从被加工透镜面的外周缘向中心螺旋状地进行切削加工。

3.一种由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法，其特征在于，

包括：计算螺旋间隔在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上随着从透镜外周缘向中心连续地增加的螺旋状加工轨迹的工序；

利用切削单元对眼镜透镜的被加工透镜面螺旋状地进行切削加工的工序，

还包括：

根据所述被加工透镜面的表面形状计算平均曲率的工序，

根据所述被加工透镜面的表面形状计算平均曲率的工序，包括：对应于所述平均曲率计算所述螺旋状加工轨迹的工序，

计算所述螺旋状加工轨迹的工序，包括：通过下式计算在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上的螺旋状加工轨迹的各螺旋间隔d的工序，

(式1)

$d=\frac{s}{2A}\·\cos \mathrm{\θ}$

其中，cosθ＝dz/dxdy，s为用平均曲率半径R表示的假想透镜表面的长度，A为由透镜外径、螺旋的根数决定的系数，

计算所述螺旋状加工轨迹的工序，包括：将所述被加工透镜面的平均曲率设为C、将螺旋状加工轨迹上的连续的加工点间隔设为dr、将螺旋状加工轨迹的在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上的各螺旋间隔d的平均间隔设为dc、将n设为整数时，通过下式

(式2)

$X=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\}\·\cos \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\left\}\right]$

(式3)

$Y=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\}\·\sin \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{C}^2}\right)\left\}\right]$

计算在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上的螺旋状加工轨迹的坐标值X、Y的工序。

4.如权利要求3所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法，其特征在于，

所述被加工透镜面进行切削加工的工序，包括：从被加工透镜面的外周缘向中心螺旋状地进行切削加工的工序。

5.一种由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法，其特征在于，

包括：计算螺旋间隔在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上随着从透镜外周缘向中心连续地增加的螺旋状加工轨迹的工序；

利用切削单元对眼镜透镜的被加工透镜面螺旋状地进行切削加工的工序，

还包括：基于眼镜透镜的被加工透镜面的表面形状和表示基于研磨的除去量的研磨除去量特性，计算所述被加工透镜面的平均曲率的工序，

计算所述前加工透镜面的平均曲率的工序，包括：对应于所述平均曲率计算所述螺旋状加工轨迹的工序，

计算所述螺旋状加工轨迹的工序，包括：将螺旋状加工轨迹上的连续的加工点间隔设为dr、将由式(1)所计算的螺旋状加工轨迹的各螺旋间隔d的平均间隔设为dc、将n设为整数，将研磨除去特性转换为在作为与透镜的光轴相垂直的面的XY投影面上的曲率C’，求出将该曲率C’和所述平均曲率相加后的假想曲面的曲率(C+C’)，通过下式(2)、式(3)计算在所述XY投影面上的螺旋状加工轨迹的坐标值X’、Y’的工序，

(式1)

$d=\frac{s}{2A}\·\cos \mathrm{\θ}$

(式2)

$X^{\′}=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\}\·\cos \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\left\}\right]$

(式3)

$Y^{\′}=[C\·\sin \{\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\}\·\sin \{\frac{2\mathrm{\πC}}{\mathrm{dr}}\·\arccos \left(\frac{1-n\·\mathrm{dc}\·\mathrm{dr}}{2\mathrm{\π}{(C+C^{\′})}^2}\right)\left\}\right]$

式(1)中，cosθ＝dz/dxdy，s为用平均曲率半径R表示的假想透镜表面的长度，A为由透镜外径、螺旋的根数决定的系数。

6.如权利要求5所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法，其特征在于，

所述被加工透镜面进行切削加工的工序，包括：从被加工透镜面的外周缘向中心螺旋状地进行切削加工的工序。

7.一种眼镜透镜，其特征在于，

利用权利要求3所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法形成透镜面。

8.一种眼镜透镜，其特征在于，

利用权利要求4所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法形成透镜面。

9.一种眼镜透镜，其特征在于，

利用权利要求5或6所述的由累进折射力透镜或球面透镜构成的眼镜透镜的透镜面切削加工方法形成透镜面。

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